1、分层限时跟踪练(二十三)(限时40分钟)一、单项选择题1下列关于磁感应强度的说法正确的是()A一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B由B可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受安培力F成正比，与导线的长度L成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受安培力作用，则该处磁感应强度一定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向【解析】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及在磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B只是磁感应强度的定义式，同一通电导体受到的安培力的大小由所在处B和放
2、置的方式共同来决定，A、B、C错误；磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，D正确【答案】D2通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图8110所示，则()图8110A螺线管的P端为N极，a接电源的正极B螺线管的P端为N极，a接电源的负极C螺线管的P端为S极，a接电源的正极D螺线管的P端为S极，a接电源的负极【解析】螺线管内部磁场方向从右到左，故P为N极，由安培定则知a端接电源负极【答案】B3在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度，具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘导线没有通电
3、时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度现已测出此地的地磁场水平分量B5.0105 T，通电后罗盘指针停在北偏东60的位置，如图8111所示由此测出该通电直导线在其正下方10 cm处产生磁场的磁感应强度大小为()图8111A5.0105 TB1.0104 TC8.66105 T D7.07105 T【解析】地磁场是从地磁北极指向地磁南极(地理南极指向地理北极)，导线通电后，电流磁场与地磁场叠加后，合磁场沿如图所示方向依题意作图可得tan 60得B18.66105 T.【答案】C4如图8112所示，在同一平面内
4、互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形，三根导线通过的电流大小相等，方向如图所示，O为等边三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点已知三根导线中的电流形成的合磁场在O点的磁感应强度大小为B1，在M点的磁感应强度大小为B2，若撤去导线ef，而ab、cd中电流不变，则此时N点的磁感应强度大小为()图8112AB1B2 BB1B2C. D.【解析】设每根导线中的电流在O点产生的磁感应强度大小为B0，ef、cd的电流在M点产生的磁感应强度大小都为B0，则在O点有B1B0，在M点有B22B0B0，撤去导线ef后，在N点有BNB0B0，联立各式可得BN，C正确【答案】C
5、5(2016沈阳检测)如图8113所示，在倾角为的光滑斜面上，放置一质量为m的金属棒，棒长为L，棒中通有垂直纸面向里的电流，电流大小为I.若使金属棒静止在斜面上，则下面关于磁感应强度B的判断正确的是()图8113AB的方向垂直斜面向上，B，B为最小值BB的方向平行斜面向上，B，B为最小值CB的方向竖直向上，B，此时金属棒对斜面无压力DB的方向水平向左，B，此时金属棒对斜面无压力【解析】金属棒所受重力竖直向下，B的方向垂直斜面向上时，由左手定则可知安培力方向平行斜面向下，支持力垂直斜面向上，金属棒不可能平衡，A项错；当B的方向平行斜面向上时，安培力垂直斜面向上，金属棒不可能平衡，B项错；B的方向
6、竖直向上时，安培力水平向右，支持力垂直斜面向上，金属棒不可能静止，C项错；若B的方向水平向左时，安培力竖直向上，当B时，安培力BILmg，金属棒静止，对斜面无压力，D项正确【答案】D二、多项选择题6如图8114所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN.现从t0时刻起，给金属棒通以图示方向的电流且电流大小与时间成正比，即Ikt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好下列关于导体棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是()图8114【解析】导体棒受到导轨的支持力大小等于安培力大小，即FNBILBkLtt，在竖直方向上有mgFN
7、ma，则agt，选项D正确、C错误；根据导体棒向下先做加速度逐渐减小的变加速运动，后做加速度逐渐增大的变减速运动的过程可知，选项A错误、B正确【答案】BD7风力发电机是目前可再生能源领域中技术比较成熟、具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术设风力发电机的叶片始终对着来风方向(可以获得最大风能)现有一小型风力发电机，叶片长为r，能把风能的1转化为发电机的机械能，发电系统的效率为2(其他能量损失不计)某学习小组对此发电机进行研究，将一长为L、质量为m的铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(风力发电机与铜棒直接相连，连接导线未画出)，如图8115所示，铜棒两端用轻铜线相连，整个装置处在竖直向上、磁
8、感应强度为B的匀强磁场中当有风速为v的风吹向叶片时(空气密度为)，铜棒在与竖直方向成角且偏向纸内的位置平衡，下列判断中正确的有()图8115A铜棒中的电流由a流向b，大小为B铜棒中的电流由b流向a，大小为C此风力发电系统的输出电压为D此风力发电系统的输出电压为【解析】由左手定则知棒中电流由b流向a，由平衡条件知BILmgtan ，即I，A错误，B正确；由题意知在时间t内垂直吹向叶片旋转面的气体质量为m0r2vt，该风力发电系统的输出功率为PUI，联立解得发电系统的输出电压为U，C错误，D正确【答案】BD8. (多选)电磁轨道炮工作原理如图8116所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨
9、道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图8116A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变【解析】设BkI，轨道间距为d，则弹体所受安培力FIdBkI2d；由牛顿第二定律得弹体的加速度a；由运动学公式v2aL，得：vtI.综上所述，选项B、D正确，选项A、C错误【答案】B
10、D9(2014浙江高考)如图8117甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒从t0时刻起，棒上有如图8117乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向则金属棒()甲乙图8117A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功【解析】根据左手定则、法拉第电磁感应定律解决问题根据左手定则知金属棒在0内所受安培力向右，大小恒定，故金属棒向右做匀加速运动，在T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等、方向相反，金属棒向右做匀减速运动，一个周
11、期结束时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，安培力和速度随时间的变化如图所示，选项A、B、C正确；在0时间内，安培力方向与运动方向相同，安培力做正功，在T时间内，安培力方向与运动方向相反，安培力做负功，在一个周期内，安培力所做总功为零，选项D错误【答案】ABC三、非选择题10(2015重庆高考)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如图8118是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内
12、的长度始终相等某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I.图8118(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向；(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率【解析】(1)由安培力表达式FBIL可知，线圈所受的安培力FnBIL，由左手定则可判断安培力方向水平向右(2)由功率公式PFv可知，安培力的功率PnBILv.【答案】(1)nBIL水平向右(2)nBILv11(2016泰州模拟)如图8119所示，在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6102 kg的通电直导线，电流大小I1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方
13、向竖直向上的磁场中设t0时，B0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)图8119【解析】斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示由平衡条件得FT cos 37FFT sin 37mg两式联立解得F0.8 N由FBIL得B2 T由题意知，B与t的变化关系为B0.4t代入数据得t5 s.【答案】5 s12如图8120所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为L1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m20 g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M30 g在垂直于导轨平面方向存在磁感应强度B0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2 .若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？图8120【解析】因导轨粗糙，设棒和导轨之间的最大静摩擦力为Ffm.若BILMg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相同，设此时电流为I1，则有BI1LMgFfm0.5mg，解得I12.0 A；若BILMg，则静摩擦力的方向与细绳的拉力方向相反，设此时电流为I2，则有MgBI2LFfm0.5mg.解得I21.0 A，即ab棒中的电流为1.0 AI2.0 A.根据左手定则判断，棒中的电流方向为由a到b.【答案】1.0 AI2.0 A由a到b